[实用新型]一种用于近距离主动式毫米波成像系统的天线阵列

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种天线阵列,特别是用于近距离主动式毫米波成像系统的天线阵列。

背景技术

毫米波是指工作波长在10mm～1mm的电磁波，在雷达、遥感、光谱学等领域由广泛应用。毫米波成像是指利用物体对毫米波的散射特性识别目标的技术，基于合成孔径雷达技术的毫米波成像系统采用二维机械和/或电子扫描技术，可以获得目标散射的幅度相位信息，从而得到目标的二维图像。与低频微波成像相比，毫米波波长更短，因此成像分辨率更高；相比于光学或红外线成像，毫米波可以穿透衣物遮蔽，因此十分适合应用于人体藏匿武器及危险品的检测。

近距离主动式毫米波圆柱扫描成像系统是较为成熟的毫米波全息成像系统，该系统利用宽带毫米波信号，在获取目标在不同频率下散射的幅度和相位信息，实现三维成像。为便于信号的发射和采集，近距离主动式毫米波圆柱扫描系统采用准单站工作方式，因此收发单元阵列彼此接近，单元互耦效应显著。此外，圆柱扫描成像系统在水平方向由扫描臂带动做高速转动，要求阵列结构应具有较低的轮廓及稳固的机械结构，避免转动中震动对天线性能的影响。

圆柱扫描成像系统中使用的天线阵列形式有介质杆天线、锥削槽天线等形式。这些形式的天线具有较高的天线轮廓，机械稳定性不佳；同时，天线的辐射结构暴露在自由空间中，与临近通道之间的耦合效应较为明显，使单元方向图产生畸变，一致性较差。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于近距离主动式毫米波成像系统的天线阵列，该天线阵列克服了目前的阵列天线机械结构稳定性差、轮廓过高、通道间隔离度低的缺陷。

为解决上述技术问题，本实用新型一种用于近距离主动式毫米波成像系统的天线阵列，该天线阵列包括接收天线阵列、发射天线阵列，所述接收天线阵列和发射天线阵列分别包括若干个紧密连接的天线单元，所述接收天线阵列的两侧设有屏蔽挡板，所述发射天线阵列的两侧设有屏蔽挡板。

进一步的，所述天线单元采用加载矩形渐变波导的单极子背腔激励天线，所述天线单元的长度为5～12.5mm，宽度为4～9.5mm，高度为7～11mm，波导最大张口处厚度为0.2～0.6mm。

进一步的，所述天线单元的矩形波导宽边彼此紧密连接排成线阵，相邻天线单元的中心间距为4.4mm～10.7mm，所述接收天线阵列和发射天线阵列的天线单元的数量均为4的倍数。

进一步的，所述屏蔽挡板是宽度为2～6mm的金属屏蔽挡板，其高度与所述天线单元的高度相当。

进一步的，所述接收天线阵列与发射天线阵列并排设置，并在垂直方向交错半个天线单元的宽度排列。

进一步的，所述天线阵列还包括馈电网络和开关矩阵，所述馈电网络印刷在微波基板上，所述开关矩阵通过馈电网络与天线单元连接。

采用上述结构后，本实用新型提供的天线阵列具有稳固的机械结构和低剖面特性，并具有通道隔离高、抗干扰能力强的特性，适用近距离主动式毫米波成像系统。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的接收天线阵列和发射天线阵列的仰视图。

具体实施方式

一种用于近距离主动式毫米波成像系统的天线阵列，包括发射天线阵列1、接收天线阵列2、馈电网络3、开关矩阵4和金属屏蔽挡板组成。发射天线阵列1包括紧密连接排成线阵的天线单元，接收天线阵列2包括紧密连接排成线阵的天线单元，天线单元采用加载矩形渐变波导的单极子背腔激励天线，长度为5mm～12.5mm，宽度为4mm～9.5mm，高度为7mm～11mm。天线单元的矩形波导宽边彼此紧密连接排成线阵，天线单元中心间距为4.4mm～10.7mm，天线单元数目为4的倍数。发射天线阵列1与接收天线阵列2并排设置，并在垂直方向交错半个天线单元宽度排列。发射天线阵列1和接收天线阵列2分别由印刷于微波基板的毫米波馈电网络3馈电，开关矩阵4通过馈电网络3分别与发射天线阵列1和接收天线阵列2连接。金属屏蔽挡板包括内侧金属屏蔽挡板5和外侧金属屏蔽挡板6，发射天线阵列1两侧设置有宽度为2～6mm的内侧金属屏蔽挡板5和外侧屏蔽金属挡板6，接收天线阵列2的两侧设置有宽度为2～6mm的内侧金属屏蔽挡板5和外侧屏蔽金属挡板6，其高度均与天线单元相当。金属屏蔽挡板可以有效地抑制天线单元互耦和后端电路的电磁干扰，提高天线阵列性能。天线阵列工作时采取单发单收的工作方式，由开关矩阵4控制收发各通道的导通与隔离，将产生的信号由发射天线阵列1射向待检测目标，经目标散射后由接收天线阵列2接收，供后端装置处理用。

综上所述，本实用新型所述的实施方式仅提供一种最佳的实施方式，本实用新型的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本项技术的人士仍可能基于本实用新型所揭示的内容而作各种不背离本发明创作精神的替换及修饰；因此，本实用新型的保护范围不限于实施例所揭示的技术内容，故凡依本实用新型的形状、构造及原理所做的等效变化，均涵盖在本实用新型的保护范围内。